第四章吸收操作技术VIP免费

第四章吸收操作技术知识目标：●了解吸收装置的结构和特点；●理解吸收单元操作基本概念、吸收传质机理、相平衡与吸收的关系；●掌握吸收操作计算；能力目标：●能正确选择吸收操作的条件，对吸收过程进行正确的调节控制;●能进行吸收装置的正常开停车操作和事故处理。工业生产中常常会遇到均相气体混合物的分离问题。为了分离混合气体中的各组分，通常将混合气体与选择的某种液体相接触，气体中的一种或几种组分便溶解于液体内而形成溶液，不能溶解的组分则保留在气相中，从而实现了气体混合物分离的目的。这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合的操作称为吸收。吸收过程是溶质由气相转移到液相的相际传质过程，那么，溶质是如何在相际间转移的，转移的方向、速率如何；用什么设备实现吸收操作；影响吸收过程的因素有哪些；怎样对吸收设备进行正确的操作调节等等，这些问题将在这一章分别进行讨论。第一节吸收塔的结构及应用吸收过程通常在吸收塔中进行。为了使气液两相充分接触，可以采用板式塔和填料塔。一个工业吸收过程一般包括吸收和解吸两个部分。解吸是吸收的逆过程，就是将溶质从吸收后的溶液中分离出来。通过解吸可以回收气体溶质，并实现吸收剂的再生循环使用。一、工业吸收过程图4-1以合成氨生产中CO2气体的净化为例，说明吸收与解吸联合操作的流程。合成氨原料气（含CO230％左右）从底部进入吸收塔，塔顶喷入乙醇胺溶液。气、液逆流接触传质，乙醇胺吸收了CO2后从塔底排出，从塔顶排出的气体中CO2含量可降至0.5％以下。将吸收塔底排出的含CO2的乙醇胺溶液用泵送至加热器，加热到130℃左右后从解吸塔顶喷淋下来，与塔底送入的水蒸汽逆流接触，CO2在高温、低压下自溶液中解吸出来。从解吸塔顶排出的气体经冷却、冷凝后得到可用的CO2。解吸塔底排出的含少量CO2的乙醇胺溶液经冷却降温至50℃左右，经加压仍可作为吸收剂送入吸收塔循环使用。图4-1吸收与解吸流程由此可见，采用吸收操作实现气体混合物的分离必须解决以下问题：（1）选择合适的吸收剂，选择性的溶解某个（或某些）被分离组分；（2）选择适当的传质设备以实现气液两相接触，使溶质从气相转移至液相；（3）吸收剂的再生和循环使用。吸收操作中，能够溶解的组分称为吸收质或溶质，以A表示；不被吸收的组分称为惰性组分或载体，以B表示；吸收操作所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收所得到的溶液称为吸收液，其主要成分为溶剂S和溶质A；吸收排出的气体称为吸收尾气，其主要成分是惰性气体B和残余的少量溶质A。二、吸收在工业生产中的应用吸收操作在化工生产中的主要用途为：（1）净化或精制气体例如用水或碱液脱出合成氨原料气中的二氧化碳，用丙酮脱出石油裂解气中的乙炔等。（2）制备某种气体的溶液例如用水吸收二氧化氮制造硝酸，用水吸收氯化氢制取盐酸，用水吸收甲醛制备福尔马林溶液等。（3）回收混合气体中的有用组分例如用硫酸处理焦炉气以回收其中的氨，用洗油处理焦炉气以回收其中的苯、二甲苯等，用液态烃处理石油裂解气以回收其中的乙烯、丙稀等，（4）废气治理，保护环境工业废气中含有SO2、NO、NO2、H2S等有害气体，直接排入大气，对环境危害很大。可通过吸收操作使之净化，变废为宝，综合利用。三、填料塔的结构与特点（一）填料塔的结构与特点1、填料塔的结构填料塔由塔体、填料、液体分布装置、填料压紧装置、填料支承装置、液体再分布装置等构成。如图4-2所示。填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒在塔截面上并沿填料表面呈膜状下流。当塔较高时，由于液体有向塔壁面偏流的倾向，使液体分布逐渐变得不均匀，因此经过一定高度的填料层以后，需要液体再分布装置，将液体重新均匀分布到下段填料层的截面上，最后从塔底排出。气体自塔下部经气体分布装置送入，通过填料支承装置在填料缝隙中的自由空间上升并与下降的液体接触，最后从塔顶排出。为了除去排出气体中夹带的少量雾状液滴，在气体出口处常装有除沫器。填料层内气液两相呈逆流接触，填料的润湿表面即为气液两相的主要传质表面，两相的组成沿塔高连续变化。2、填料塔的特点与板式塔相比，填料塔具有以下特点：（1...